Single Molecule Analysis of MAGUK Structure and Ligand Binding
MAGUK 结构和配体结合的单分子分析
基本信息
- 批准号:10360516
- 负责人:
- 金额:$ 44.49万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-01-10 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Active SitesAddressAffectAffinityAllosteric RegulationAwardBindingBrainClinicalCytoplasmic TailDataDepositionDevelopmentDiseaseEpilepsyEventFamilyFilamentFutureGeneticGlutamate ReceptorGlutamatesIn VitroIndividualKineticsKnowledgeLearningLengthLigand BindingLigandsLinkLipidsLiquid substanceLocationMediatingMembraneMemoryMental disordersMethodsModificationMolecularMolecular ConformationMutationNerve DegenerationNeurosciencesNeurotransmitter ReceptorOilsOrganellesOutcomePeptidesPhasePhase TransitionPhosphorylationPhosphotransferasesPhysiologicalPlayPost-Translational Protein ProcessingPost-Translational RegulationProtein IsoformsProtein KinaseProteinsProteomicsPublishingReactionReceptor SignalingRoleScaffolding ProteinSchizophreniaSequence HomologySignal TransductionSignaling ProteinSiteSpecificityStrokeStructural ModelsStructureSynapsesSynaptic plasticitySystemTestingTranslationsWaterWorkautism spectrum disorderdruggable targetglutamatergic signalingin vivointerestmembrane activitymembrane-associated guanylate kinasenervous system disorderneuropsychiatric disorderneurotransmissionnovelpalmitoylationparticlepost strokereceptorreceptor bindingreconstitutionrecruitscaffoldsingle molecule
项目摘要
This proposal focuses on post-synaptic glutamate signaling, which mediates excitatory
neurotransmission. Glutamate receptor signaling is organized by the membrane-associated
guanylate kinase (MAGuK) family of scaffold proteins. Scaffolds determine the outcome of
signal transduction by controlling the location of neurotransmitter receptors and connecting
them to downstream effectors. In particular, two homologous MAGuKs (PSD-95 and PSD-93)
play opposing roles in synaptic plasticity yet the basis for their differential activity remains a
mystery. A key factor in synaptic plasticity is post-translation modification (PTM) of the MAGuK
proteins, which have been missing in most studies that have been published to date.
This proposal investigates the posttranslational regulation of PSD-95 and PSD-93. Aim
1 will test the hypothesis that phosphorylation alters the structure and activity of MAGuKs. We
propose that a difference in the number and location of PTM sites elicits activity differences.
Aim 2 will test the hypothesis that palmitoylation, a lipid modification essential for synaptic
targeting, alters MAGuK activity and coverts them into the filament observed at synapses.
Studies to date focused on soluble proteins but palmitoylation is indispensable for activity. Aim
3 will test the hypothesis that phase transitions of MAGuKs regulate availability for receptor
binding. SynGAP, an essential synaptic protein, induces to liquid phase separation of PSD-95.
This can generate a dynamic “membrane-less organelle”. We will investigate the functional
effects of phase separation on receptor binding and structure.
We possess the only working reconstitution of scaffold interactions in the post-synapse
and provided the only kinetic description of MAGuK scaffolding activity. We will use our unique
expertise to address how PTM changes the activity of MAGuKs. We have pioneered novel
methods for structural refinement of proteins containing intrinsic disorder and generated the only
structural model of a full-length scaffold protein to date. We will use these approaches to
provide a mechanistic understanding of how MAGuK structure affects scaffolding. Our published
work suggests that proteins residing together on PSD-95 have “higher-order” interactions driven
by the enforced proximity. Describing the molecular events in excitatory signaling is a
fundamental challenge in neuroscience with direct relevance to brain development, memory and
learning, and many neurological and neuropsychiatric disorders.
该提案重点关注突触后谷氨酸信号传导,它介导兴奋性
谷氨酸受体信号传导是由膜相关组织的。
鸟苷酸激酶 (MAGuK) 支架蛋白家族决定了结果。
通过控制神经递质受体的位置和连接来进行信号转导
特别是,两个同源的 MAGuK(PSD-95 和 PSD-93)。
在突触可塑性中发挥相反的作用,但它们差异活动的基础仍然是
突触可塑性的一个关键因素是 MAGuK 的翻译后修饰 (PTM)。
迄今为止已发表的大多数研究中都缺少蛋白质。
该提案研究了 PSD-95 和 PSD-93 的翻译后调控。
图 1 将检验磷酸化改变 MAGuK 的结构和活性的假设。
认为 PTM 位点数量和位置的差异会引起活性差异。
目标 2 将检验以下假设:棕榈酰化(突触必需的脂质修饰)
靶向、改变 MAGuK 活性并将其转化为在突触处观察到的细丝。
迄今为止的研究主要集中在可溶性蛋白质上,但棕榈酰化对于 Aim 的活性是必不可少的。
3 将检验 MAGuK 的相变调节受体可用性的假设
SynGAP 是一种重要的突触蛋白,可诱导 PSD-95 的液相分离。
这可以产生动态的“无膜细胞器”,我们将研究其功能。
相分离对受体结合和结构的影响。
我们拥有突触后支架相互作用的唯一有效重建
并提供了 MAGuK 脚手架活动的唯一动力学描述,我们将使用我们独特的。
我们开创了新颖的解决方案,以解决 PTM 如何改变 MAGuK 的活动。
对含有内在无序的蛋白质进行结构精炼的方法,并产生了唯一的
迄今为止,我们将使用这些方法来构建全长支架蛋白的结构模型。
提供对 MAGuK 结构如何影响脚手架的机械理解。
研究表明,PSD-95 上共同存在的蛋白质具有“高阶”相互作用驱动
通过强制接近来描述兴奋信号传导中的分子事件是一个
神经科学中与大脑发育、记忆和记忆直接相关的基本挑战
学习以及许多神经系统和神经精神疾病。
项目成果
期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Domain orientation in the N-Terminal PDZ tandem from PSD-95 is maintained in the full-length protein.
- DOI:10.1016/j.str.2011.02.017
- 发表时间:2011-06-08
- 期刊:
- 影响因子:5.7
- 作者:McCann, James J.;Zheng, Liqiang;Chiantia, Salvatore;Bowen, Mark E.
- 通讯作者:Bowen, Mark E.
Integrative structural dynamics probing of the conformational heterogeneity in synaptosomal-associated protein 25
突触体相关蛋白 25 构象异质性的综合结构动力学探测
- DOI:10.1016/j.xcrp.2021.100616
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:8.9
- 作者:Saikia, Nabanita;Yanez-Orozco, Inna S.;Qiu, Ruoyi;Hao, Pengyu;Milikisiyants, Sergey;Ou, Erkang;Hamilton, George L.;Weninger, Keith R.;Smirnova, Tatyana I.;Sanabria, Hugo
- 通讯作者:Sanabria, Hugo
Structure and conformational dynamics of Clostridioides difficile toxin A.
- DOI:10.26508/lsa.202201383
- 发表时间:2022-06
- 期刊:
- 影响因子:4.4
- 作者:Chen B;Basak S;Chen P;Zhang C;Perry K;Tian S;Yu C;Dong M;Huang L;Bowen ME;Jin R
- 通讯作者:Jin R
Beyond the random coil: stochastic conformational switching in intrinsically disordered proteins.
- DOI:10.1016/j.str.2011.01.011
- 发表时间:2011-04-13
- 期刊:
- 影响因子:5.7
- 作者:Choi, Ucheor B.;McCann, James J.;Weninger, Keith R.;Bowen, Mark E.
- 通讯作者:Bowen, Mark E.
Divergent roles of a peripheral transmembrane segment in AMPA and NMDA receptors.
- DOI:10.1085/jgp.201711762
- 发表时间:2017-06-05
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Amin JB;Salussolia CL;Chan K;Regan MC;Dai J;Zhou HX;Furukawa H;Bowen ME;Wollmuth LP
- 通讯作者:Wollmuth LP
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